DE102009009683A1

DE102009009683A1 - Drehmomentübertragungseinrichtung insbesondere für Automobile und Motorräder

Info

Publication number: DE102009009683A1
Application number: DE200910009683
Authority: DE
Inventors: Patrick Tichelmann; Dirk Dullenkopf; Wolfgang Kornprobst; Helmut Prof. Schürmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2010-08-26

Abstract

Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere für Automobile und Motorräder, mit einem Antriebselement, das eine Anzahl erster Anlenkpunkte aufweist, einem Abtriebselement, das dieselbe Anzahl zweiter Anlenkpunkte aufweist, wobei in einer Umfangsrichtung der Drehmomentübertragungseinrichtung, betrachtet auf jeden ersten Anlenkpunkt, jeweils ein zweiter Anlenkpunkt folgt und umgekehrt. Ferner sind Kopplungselemente vorgesehen, wobei jeder der ersten Anlenkpunkte über mindestens ein Kopplungselement mit dem in der einen Umfangsrichtung nächsten zweiten Anlenkpunkt und über mindestens ein Kopplungselement mit dem in der entgegengesetzten Umfangsrichtung nächsten zweiten Anlenkpunkt gekoppelt ist. Bei den Koppplungselementen handelt es sich um blattfederartige Elemente.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung insbesondere für Automobile und Motorräder, gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Bei Fahrzeugen mit Hinterradantrieb ist die Getriebeausgangswelle üblicherweise über eine Gelenkwelle und mehrere Gelenke mit dem Hinterachsgetriebe gekoppelt. Aus schwingungstechnischen Gründen weisen die Gelenkwellen herkömmlicher Fahrzeuge in ihrem Mittelbereich üblicherweise ein Mittengelenk und ein Mittellager auf. Üblicherweise ist in diesem Bereich auch ein „Verschiebefreiheitsgrad” vorgesehen, wodurch in begrenztem Umfang ein „Längenausgleich” zwischen dem Getriebeausgang und dem Eingang des Hinterachsgetriebes ermöglicht wird.
Eine konstruktive Vereinfachung wäre möglich, wenn es gelänge, anstatt einer „mehrteiligen Gelenkwelle” eine „einteilige Gelenkwelle” einzusetzen. Der „Längenausgleich” müsste dann an einem der beiden Enden der Gelenkwelle vorgesehen sein. Wünschenswert wäre es, wenn man eine „Verbindungseinrichtung” zur Kopplung einer Gelenkwelle mit einem Getriebeausgang bzw. mit einem Getriebeeingang zur Verfügung hätte, die nicht nur eine Drehmomentübertragung ermöglicht, sondern die darüber hinaus auch zumindest in begrenztem Umfang einen „Verschiebefreiheitsgrad” aufweist und Kippwinkel zwischen den miteinander zu koppelnden Elementen ausgleichen kann.
Eine derartige Drehmomentübertragungseinrichtung ist aus der älteren, nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2008 034 214.9 bereits bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine konstruktiv andersartig gestaltete Drehmomentübertragungseinrichtung zu schaffen, die gleichermaßen die oben erwähnten Anforderungen erfüllt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist eine Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere für Automobile und Motorräder, mit einem Antriebselement, das eine Anzahl erster „Anlenkpunkte” aufweist, und einem Abtriebselement, das dieselbe Anzahl zweiter „Anlenkpunkte” aufweist, wobei in einer Umfangsrichtung der Drehmomentübertragungseinrichtung betrachtet auf jeden ersten Anlenkpunkt jeweils ein zweiter Anlenkpunkt folgt, und umgekehrt. Ferner sind „Kopplungselemente” vorgesehen. Jeder der ersten Anlenkpunkte ist über mindestens ein Kopplungselement mit dem in der einen Umfangsrichtung nächsten zweiten Anlenkpunkt und über mindestens ein Kopplungselement mit dem in der entgegengesetzten Umfangsrichtung nächsten zweiten Anlenkpunkt gekoppelt.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass es sich bei den Kopplungselementen um blattfederartige Elemente handelt, die in ihrer Längsrichtung, d. h. in Tangential- bzw. Umfangsrichtung der Drehmomentübertragungseinrichtung Zugkräfte übertragen können und die zumindest in gewissem Umfang biegeelastisch sind, wodurch in entsprechendem Umfang ein „Längen ausgleich” und gegebenenfalls ein „Kippwinkelausgleich” zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement ermöglicht wird.
Die ersten und die zweiten Anlenkpunkte können jeweils auf einem Kreis angeordnet sein. Sie müssen aber nicht notwendigerweise auf einem Kreis angeordnet sein. Ferner können die ersten Anlenkpunkte in Umfangs- bzw. Kreisrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sein. Auch die zweiten Anlenkpunkte können in Umfangs- bzw. Kreisrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sein.
Die blattfederartigen Elemente können ganz oder zumindest teilweise aus Kunststoff hergestellt sein. Hierfür in Frage kommt insbesondere ein faserverstärkter, z. B. ein glasfaserverstärkter Kunststoff. Die in dem Kunststoff verteilt angeordneten Fasern sind vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Vorzugsweise liegt die „Richtungstoleranz” zwischen einzelnen Fasern im Bereich Plusminus 5 Grad. Eine derartige nahezu „unidirektionale Ausrichtung” der Verstärkungsfasern in Lastrichtung, d. h. in Längsrichtung der blattfederartigen Elemente bzw. in Tangential- bzw. Umfangsrichtung der Drehmomentübertragungseinrichtung, ermöglicht die Übertragung sehr hoher Zugkräfte und somit sehr hoher Drehmomente.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Drehmomentübertragungseinrichtung gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung;
2 mehrere in Axialrichtung hintereinander angeordnete Kopplungselementpakete;
3 ein blattfederartiges Element gemäß der Erfindung in Seitenansicht.
1 zeigt eine Drehmomentübertragungseinrichtung 1, die ein Antriebselement 2 und ein Abtriebselement 3 aufweist, das in der hier gezeigten Ansicht weitgehend verdeckt ist. Das Antriebselement 2 und das Abtriebselement 3 haben jeweils im Wesentlichen die Form eines gleichseitigen Dreiecks mit abgerundeten „Ecken”. Das Antriebselement 2 kann beispielsweise mittelbar oder unmittelbar mit der Getriebeausgangswelle eines Fahrzeugs verbunden sein. Das Abtriebselement 3 ist hier drehfest mit einer Welle 4 verbunden, bei der es sich beispielsweise um eine „Gelenkwelle” handeln kann, mittels der Drehmoment vom Ausgang eines Fahrzeuggetriebes zu einem Hinterachsgetriebe übertragen werden kann.
Das Antriebselement 2 weist drei 120° in Umfangsrichtung voneinander beabstandete „Anlenkpunkte” 5, 6, 7 auf, die im Folgenden als „erste Anlenkpunkte” bezeichnet werden.
Das Abtriebselement 3 weist ebenfalls drei 120° in Umfangsrichtung voneinander beabstandete „Anlenkpunkte” 8, 9, 10 auf. Wie aus 1 ersichtlich ist, sind die ersten und die zweiten Anlenkpunkte 5–7 bzw. 8–10 in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet und so angeordnet, dass in Umfangsrichtung gesehen auf jeden ersten Anlenkpunkt 5–7 in der einen Umfangsrichtung wie auch in der entgegen gesetzten anderen Umfangsrichtung jeweils ein zweiter Anlenkpunkt 8–10 folgt.
Jeder der ersten Anlenkpunkte 5–7 ist in der einen Umfangsrichtung wie auch in der entgegen gesetzten anderen Umfangsrichtung jeweils über ein Paar blattfederartiger Elemente 11, 12 drehgekoppelt.
Wie aus 1 sowie aus 2 ersichtlich ist, können in Axialrichtung 13 gesehen mehrere „Pakete” 14, 15, 16 blattfederartiger Elemente hintereinander angeordnet sein. Enden 17, 18 eines jeden blattfederartigen Dements 11 sind jeweils zwischen ein Paar plattenartiger Klemmelemente 19, 20 bzw. 21, 22 eingeklemmt. Die Klemmelemente 19, 20 bzw. 21, 22 sind, wie aus 1 ersichtlich ist, durch Schrauben 23–28 zusammengespannt.
3 zeigt eines der Klemmelemente 11 in vergrößerter Darstellung. Das Klemmelement 11 weist ein erstes Ende 17, ein zweites Ende 18 und einen dazwischen liegenden, bauchartig nach außen gekrümmten Mittelbereich 19 auf. Die beiden Enden 17, 18 gabeln sich jeweils in zwei laschenartige Abschnitte 17a, 17b bzw. 18a, 18b auf. Im eingebauten Zustand ist zwischen die beiden laschenartigen Abschnitte 17a, 17b bzw. 18a, 18b jeweils ein keilartiges Element eingebracht. Außenseiten 17c, 17d bzw. 18c, 18d der laschenartigen Abschnitte 17a, 17b bzw. 18a, 18b liegen dabei reibschlüssig an zugeordneten rampenartigen Abschnitten der zugeordneten Klemmelemente 19, 20 bzw. 21, 22 an. Die Enden 17, 18 sind somit formschlüssig zwischen den zugeordneten Klemmelementen 19, 20 bzw. 21, 22 eingeklemmt und können in Tangential- bzw. Umfangsrichtung der Drehmomentübertragungseinrichtung vergleichsweise hohe Kräfte übertragen.
Aufgrund der bauchartigen Krümmung des Mittelabschnitts 19 eines jeden der Kopplungselemente 11 sind diese in Axialrichtung 13 der Drehmomentübertragungseinrichtung vergleichsweise elastisch, was in gewissem Umfang einen „Längenausgleich” zwischen dem Antriebselement 2 und dem Abtriebselement 3, bzw. umgekehrt, ermöglicht. Aufgrund der Elastizität der blattfederartigen Elemente 11, 12 ermöglichen diese in gewissem Umfang auch einen Kippwinkelausgleich zwischen dem Antriebselement 2 und dem Abtriebselement 3, so dass eine Drehmomentübertragung auch dann möglich ist, wenn das Antriebselement 2 und das Abtriebselement 3 nicht exakt koaxial, sondern etwas schräg zueinander stehen.
Die blattfederartigen Kopplungselemente können beispielsweise aus einem Faserkunststoffverbund hergestellt sein. Als Verstärkungsfasern kommen insbesondere Glasfasern in Frage. Alternativ zu einem Faserkunststoffverbund können für die Herstellung der blattfederartigen Elemente 11, 12 auch zähmodifiziertes Polymermaterial bzw. thermoplastisch zähmodifiziertes Epoxidharz verwendet werden.
Um Verschleißerscheinungen aufgrund von Relativbewegungen zwischen den Außenseiten 17c, 17d bzw. 18c, 18d der laschenartigen Abschnitte 17a, 17b bzw. 18a, 18b und den zugeordneten rampenartigen Flächen der Klemmelemente 19, 20 bzw. 21, 22 zu minimieren, können diese Bereiche bzw. die Berührflächen der Kopplungselemente und/oder der Klemmelemente 19, 20 bzw. 21, 22 aus einem verschleißmindernden Material hergestellt oder mit einem verschleißmindernden Material, wie z. B. Aramid, Polyurethan o. ä., beschichtet sein.
Die blattfederartigen Faserkunststoffverbundbauteile 11, 12, werden vorzugsweise im Pressverfahren hergestellt, was die in 3 gezeigte Kontur ermöglicht und eine Beschädigung der im Innern des Bauteils 11 verteilt angeordneten Fasern verhindert.
Aufgrund der „Vorkrümmung der blattfederartigen Elemente 11, 12 ist es möglich, sowohl die Drehmomentkennlinie als auch die Rückstellkräfte aus einem eventuellen Axial- und/oder Winkelversatz gezielt einzustellen”. Die Vorkrümmungen sind prinzipiell in verschiedenen Raumrichtungen möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102008034214 [0004]

Claims

Drehmomentübertragungseinrichtung (1), insbesondere für Automobile und Motorräder, mit • einem Antriebselement (2), das eine Anzahl erster Anlenkpunkte (5, 6, 7) aufweist, • einem Abtriebselement (3), das dieselbe Anzahl zweiter Anlenkpunkte (8, 9, 10) aufweist, wobei in einer Umfangsrichtung der Drehmomentübertragungseinrichtung (1) betrachtet auf jeden ersten Anlenkpunkt (5, 6, 7) jeweils ein zweiter Anlenkpunkt (8, 9, 10) folgt, und umgekehrt, und • Kopplungselementen (11, 12) wobei jeder der ersten Anlenkpunkte (5, 6, 7) über mindestens ein Kopplungselement (11, 12) mit dem in der einen Umfangsrichtung nächsten zweiten Anlenkpunkt (8, 9, 10) und über mindestens ein Kopplungselement (11, 12) mit dem in der entgegen gesetzten Umfangsrichtung nächsten zweiten Anlenkpunkt (8, 9, 10) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Kopplungselementen (11, 12) um blattfederartige Elemente handelt.
Drehmomentübertragungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Anlenkpunkte (5, 6, 7; 8, 9, 10) jeweils auf einem Kreis angeordnet sind.
Drehmomentübertragungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Anlenkpunkte (5, 6, 7) in Umfangsrichtung der Drehmomentübertragungseinrichtung (1) gleichmäßig voneinander beabstandet sind, und, dass auch die zweiten Anlenkpunkte (8, 9, 10) in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die blattfederartigen Elemente (11, 12) zumindest teilweise aus Kunststoff, insbesondere aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Kunststoff verteilt angeordneten Fasern eines jeden Kopplungselements (11, 12) im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, insbesondere mit einer Toleranz von weniger als 5°.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungseinrichtung (1) eine zur Umfangsrichtung senkrechte Axialrichtung (13) aufweist, und, dass die blattfederartigen Elemente (11, 12) im wesentlichen senkrecht zur Axialrichtung (13) und tangential zur Umfangsrichtung angeordnet sind.
Drehmomentübertragungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Axialrichtung (13) betrachtet mehrere Pakete (14–16) blattfederartiger Elemente (11, 12) hintereinander angeordnet sind.
Drehmomentübertragungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die blattfederartigen Elemente (11, 12) in ihrem Mittelbereich (19) eine bauchartige Krümmung aufweisen.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an den Anlenkpunkten (5, 6, 7) des Antriebselements (2) bzw. an den Anlenkpunkten (8, 9, 10) des Ab triebselements (3) Enden (17, 18) der blattfederartigen Elemente (11, 12) jeweils zwischen zwei Klemmelemente (19, 20; 21, 22) eingeklemmt sind, wobei die Klemmelemente (19, 20; 21, 22) an dem Antriebs- bzw. Abtriebselement (5, 6, 7; 8, 9, 10) befestigt sind.
Drehmomentübertragungseinrichtung (1) nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente (19, 20; 21, 22) an den Anlenkpunkten (5–10) mittels Schraubverbindungen mit dem Antrieb- bzw. mit dem Abtriebselement (2, 3) verbunden sind.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die blattfederartigen Elemente sich in ihren Endbereichen (17, 18) in jeweils zwei laschenartige Abschnitte (17a, 17b, 18a, 18b) aufgabeln, wobei zwischen jeweils zwei laschenartige Abschnitte (17a, 17b, 18a, 18b) jeweils ein keilartiges Element eingebracht ist.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass einander zugewandte Seiten der Klemmelemente (19, 20, 21, 22) in Richtung des Mittelbereichs (19) des zugeordneten blattfederartigen Elements (11, 12) rampen- bzw. keilartig zusammenlaufen.